ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLIX NR 3/4 W ARSZAW A 1998: 143-160
ARTYKUŁ PROBLEMOWY
KRYSTYNA KONECKA-BETLEY*, ZB IG N IEW RÓG**
RELIKTOWE ZWIETRZELINY
W VISTULIANSKICH GLEBACH OKOLIC
OLSZTYNA*
Katedra Gleboznawstwa SGGW w Warszawie; Politechnika Białostocka
WSTĘP
W śród gleb w ytw orzonych z piasków i żwirów fluw ioglacjalnych najm łodsze go zlodow acenia na obszarze M azur w ystępują płaty czerw onych lub czerw ono- brązow ych zw ietrzelin, często w ęglanow ych (fot. 1). Te reliktow e zw ietrzeliny zostały albo w łączone w różne poziom y genetyczne aktualnych profilów glebo wych, albo w ystępują na pow ierzchni tworząc inne typy gleb, nie uw zględniane w obecnej system atyce gleb Polski [1989].
W niniejszej pracy przedstaw iono pogląd na genezę, wiek i niektóre w łaściw o ści om aw ianych reliktow ych zwietrzelin oraz wykazano ich odrębność stratygra ficzną w porów naniu z piaskam i fluw ioglacjalnym i najm łodszego vistulianu.
STRATYGRAFIA OSADÓW
U tw ory plejstoceńskie w okolicach O lsztyna zalegają na osadach trzeciorzę dow ych silnie zaburzonych. W ich stropie w ystępują duże kontrasty hipsom etry- czne, zw iązane z działalnością lodowców, ich wód roztopow ych i rzecznych. Na skałach trzeciorzędu osadził się m ateriał w szystkich ogniw czw artorzędu o różnej m iąższości w postaci : m ułków, piasków , żwirów w odnolodow cow ych i rzecznych
*Pracę niniejszą poświęcamy pamięci prof. Hjalmara Uggli, który był inicjatorem badań czerwonych, reliktowych zwietrzelin okolic Olsztyna.
144 K. Konecka-Betley, Z. Róg
FOT. 1. Widok ogólny kateny Upsztych PHOT. 1. General view onto the Upsztych catena
oraz przede wszystkim glin zwałowych, przem odelow anych przez procesy m ro zowe. Osady starszego plejstocenu i trzeciorzędu zostały m iejscam i przem iesz czone i w ypiętrzone ku obecnej powierzchni terenu. Dlatego w licznych ogniw ach czw artorzędu m ożna znaleźć również osady starsze od czw artorzędu, m iędzy innymi porwaki lub kry wapieni i wapnistych piaskow ców paleocenu. Nie m ożna wykluczyć, że w postaci kry w ystępuje na tym obszarze m ateriał starszy od trzeciorzędu. Spotyka się rów nież w najm łodszych osadach plejstocenu kry gliny zwałowej najstarszych zlodowaceń. Słowański [1975], badając czw artorzęd oko lic W ęgorzew a, w ydzielił i określił czerwono zabarw ione gliny zlodow acenia południow opolskiego jak o poziom wietrzeniowy w najstarszych utw orach gla- cjalnych.
OBIEKT I METODY BADAŃ
B adania przeprow adzono w glebach dwu katen: U psztych (rys. 1) i Rapaty (rys. 2) położonych w zasięgu fazy pom orskiej zlodow acenia najm łodszego (6 profi lów) oraz w profilu dodatkow ym Lidzbark W elski. U sytuow ane są one na w yso kości 144-151 m n.p.m. - na pagórkach kem ow ych i sandrach. Gleby obu katen w ytw orzyły się z piasków i żwirów fluw ioglacjalnych, niekiedy w apnistych, których m iąższość dochodzi do 4 m. Pod piaskam i zalega glina vistulianu fazy pom orskiej, m iejscam i dw udzielna. W śród utworów piaszczysto-żw irow ych, zw łaszcza na łagodnych zboczach, stw ierdzono w ystępow anie porw aków m ate riału gliniastego lub ilastego o barw ie czerwonej lub czerw onobrązow ej, najczę ściej z ostrym przejściem do warstw podległych. W arstwy stropow e czerw onych
Reliktow e zw ietrzeliny w glebach yistuliańskich 145
RYSUNEK 1. Przekrój przez katenę Upsztych: 1 - poziom akumulacji próchnicy, 2 - poziom rdzawy, 3 - piaski i żwiry fluwioglacjalne, 4 - poziom rdzawoczerwony, 5 - poziom czerwony,
6 - czerwona glina średnia, 7 - nr profilu, 8 - miejsce znalezienia fragmentu dzbanka datowanego na XIV w. n.e.
FIGURE 1. The Upsztych catena profile: 1- humus accumulation horizon, 2 - rusty horizon, 3 - fluvioglacial sand and gravel, 4 - red-rusty horizon, 5 -red horizon, 6 -red intermediate clay,
7 - number of profile, 8 - spot where fragment of a XIV century jug was excavated
zw ietrzelin są na ogół przem ieszane z piaskam i fluw ioglacjalnym i lub w łączone w różne poziom y aktualnych profilów glebowych.
Piaski fluw ioglacjalne kateny Upsztych (profil nr 5) z głębokości 25-3 5 cm datow ano m etodą term olum inescencji na 16±2 ka BP(Lub-230), a z głębokości 4 5 -6 0 cm ju ż w gliniastej czerwonej zw ietrzelinie na 264.6±40 ka BP(Lub-231), czyli w iek starszy od gliny zlodow acenia środkow opolskiego. W iek osadów oznaczano w Laboratorium Zakładu Geografii Fizycznej i Paleogeografii UM CS w Lublinie.
Skład m ineralny frakcji koloidalnej badano m etodą preparatów orientow anych za pom ocą dyfraktom etru rentgenow skiego DRON-1,5 m. Stosow ano lam pę kobaltow ą. Szlify glebow e wykonano m etodą K ow alińskiego i Bogdy [1967]. Pozostałe analizy prow adzono m etodam i ogólnie przyjętym i w gleboznaw stw ie. Fragm ent dzbanka datow ano na XIV w n.e. - Pracow nia A rcheologiczna M uzeum W arm ińskiego w Olsztynie.
MORFOLOGIA NIEKTÓRYCH GLEB OBU KATEN
K atena U psztych (rys. 1 ) - gleby orne położone w odległości 12 km w kierunku zachodnim od Olsztyna.
Profil 1
A - 0 -3 0 cm szarobrunatny (10YR 5/1) piasek słabogliniasty, przejście ostre, p H - 4 , 2
146 K. Konecka-Betley, Z. Róg
Bv - 3 0 -6 0 cm żółtaw obrunatny (10YR 5/8) piasek słabogliniasty, przejście stopniow e, pH - 4 , 9
С - 6 0 -9 0 cm żółtopom arańczow y ( 1OYR 6/3) piasek luźny, przejście wyraźne, p H - 5 , 5
IIC - 90 cm żółty (10YR 6/4) piasek słabogliniasty, silnie szkieletowy
N azw a gleby: gleba rdzaw a w łaściw a w ytw orzona z piasku słabogliniastego fluw ioglacjalnego z dużą ilością szkieletu.
Profil 4
A - 0 -2 5 cm szarobrunatnaw y (5,OYR 5/1 ) piasek słabogliniasty, przejście ostre, p H - 4 , 5 ,
Bvre - 2 5 -7 0 cm jasnobrązow y z odcieniem czerw onym (5,OYR 5/6) piasek gliniasty lekki z dużą ilością szkieletu, przejście stopniowe, pH - 4,6 (na głębokości 55 cm skorupa dzbanka z XIV wieku)
B vC re - 7 0 -1 0 0 cm jasno-czerw onaw o-brunatny (2,5YR 4/4) piasek gliniasty lekki przem ieszany z gliną, pH - 4,9
II BCre - 100-160 cm ciem no-czerw ono-brunatna (2,5YR3/4) glina średnia, przejście ostre faliste, pH - 5,6
II BCre - 160-170 cm bardzo ciem no-czerw ono-brunatna (2,5 YR3/4) glina lekka pylasta, przejście ostre, pH - 5,6
III Cre < 170 cm jasnożółty piasek (10YR 7/4) słabogliniasty z dużą dom ieszką szkieletu, p H - 5 , 6
N azw a gleby: gleba rdzaw oczerw ona na reliktowej czerwonej zw ietrzelinie gliny, podścielona piaskiem słabogliniastym .
Profil 5
A - 0 -2 0 cm szary z wkładkam i czerwonym i (2,5YR 4/4) piasek gliniasty lekki, przejście łagodne, pH - 4,2
BC re - 20 -4 5 cm szaroczerwony (2,5YR 4/4) piasek gliniasty m ocny, pH - 5,0 II Cre - 4 5 -6 0 cm czerwona (2,5YR 4/4) glina średnia, przejście ostre, niekiedy
z zaciekam i językow atym i, pH - 5,2
III С - 60 cm żółty (10YR 5/3) piasek luźny warstw ow any żwirem z ilością szkieletu zm niejszającą się w głąb profilu, pH - 5,5
N azw a gleby: płytka gleba czerw ona podścielona piaskiem luźnym ze żwirem fluw ioglacjalnym .
K atena Rapaty (rys. 2) - gleby orne położone 25 km na zachód od O lsztyna Profil 7
A - 0 - 1 5 cm jasnoszary (10YR 5/4) piasek luźny z dom ieszką żwiru o zawartości 2,2% СаСОз, pH - 7,3
Cca < 15 cm żółty (10YR 6/3) warstw owany piasek luźny z dom ieszką żwiru o zawartości od 8 do 15% rozproszonego СаСОз, pH - 7,9
Nazw a gleby: pararędzina inicjalna w ytw orzona z piasku luźnego, w ęglanow ego z dom ieszką żwiru.
Reliktow e zw ietrzeliny w glebach yistuliańskich 147
RYSUNEK 2. Przekrój przez katenę Rapaty: 1 - poziom akumulacji próchnicy, 2 - warstwowa ne żwiry i piaski fluwioglacjalne, 3 - jasnobrązowa glina pylasta, 4 - utwory pyłowo-ilaste, 5 - silnie zwietrzałe okruchy wapieni, 6 - jasno-czerwono-brunatny piasek gliniasty lekki, szkieleto wy, 7 - czerwonobrunatna glina lekka, 8 - czerwonożółta glina średnia pylasta, 9 - nr profilu
FIGURE 2. The Rapaty catena profile: 1 - humus accumulation horizon, 2 - stratified fluvioglacial gravel and sand, 3 - pale-brown dusty clay, 4 - dust-loamy formation, 5 - strong weathering fragments of limestones, 6 - light red-brown skeletal clay sand, 7 - red-brown light
clay, 8 - red-yellow dusty
Profil 8
A - 0 -1 5 cm szary (10YR 5/3) piasek slabogliniasty z dom ieszką szkieletu, przejście ostre, pH - 7,9, o zawartości 7,2% rozproszonego СаСОз
II Ccare - 15-60 cm jasno-czerw ono-brązow a (7,5YR 5/4) zw ietrzelina o składzie ziarnow ym gliny średniej pylastej, pH - 7,9 (odłamki wapieni zaw ierają do 75% СаСОз)
III Ccare - 6 0 -1 3 0 cm pom arańczow obrunatny (7,5YR 4/4) utw ór pyłow o-ilasty, o pH - 8,0 (odłam ki wapieni zaw ierają do 78% СаСОз)
IV Ccare < 130 cm jasnożółty (10YR 7/4) piasek luźny z dom ieszką szkieletu o zawartości 3,6% СаСОз, pH - 7,6
N azw a gleby: pararędzina czerw onobrunatna w ytw orzona z utw oru piaszczysto- gliniasto-pyłow ego, podścielona piaskiem luźnym.
Profil 10
A - 0 -2 0 cm szarobrunatny (10YR 5/1) piasek gliniasty lekki z dużą ilością szkieletu, przejście ostre, zawartość СаСОз około 1%, p H - 6 , 4
Bre - 2 0 -1 1 0 cm jasno-czerw ono-brunatny (5YR 5/6) piasek gliniasty lekki przem ieszany z gliną (zaw artość СаСОз około 3,0% ), pH - 6,5
148 K. Konecka-Betley, Z. Róg O bjaśnienia: 1 -0 .1 mm 0.1-СШ5 mm 0 Л 5 -0 Л 2 mm 0j0 2 - 0j0 0 5 mm OjDOS-OÖO 2 mm < 0 0 0 2 mm
RYSUNEK 3. Uziamienie gleb kateny Upsztych FIGURE 3. The Upsztych catena soils granulation
Reliktow e zw ietrzejm y w glebach yistuliańskich 149
RYSUNEK 4. Uziarnienie gleb kateny Rapaty FIGURE 4. The Rapaty catena soils granulation
II B C care - 110-120 cm czerw onobrunatna (2,5YR 4/6) glina lekka, silnie zw ietrzała z fragm entam i wapieni krystalicznych (zaw artość СаСОз w od łam kach skały 25% ), pH - 7,5
III C care < 120 cm czerw onożółta (2,5YR 5/6) glina średnia, pylasta o pH - 7,5 z odłam kam i wapieni (zaw artość СаСОз w odłam kach skały wapiennej wynosi 35% )
N azw a gleby: gleba czerwona.
WYNIKI
U ziarnienie rozpatryw anych gleb je st bardzo różne. W obu katenach osady fluw ioglacjalne w ykazują skład granulom etryczny piasków słabogliniastych lub luźnych z dużą ilością szkieletu, przekraczającą niekiedy 20% (rys. 3 i 4).
150 K. Konecka-Betley, Z. Róg
RYSUNEK 5. Analiza rentgenostrukturalna z poziomów genetycznych gleby kateny Upsztych (profil nr 4)
FIGURE 5. RTG structural analysis of the Upsztych soil catena genetic horizons (profile No 4)
Zw ietrzeliny czerw one czy żółtobrunatne (głów nie profile nr 4 Upsztych i nr 9 i 10 Rapaty) w ykazują natom iast uziarnienie glin średnich, glin średnich pylastych lub utw orów pyłow ych ilastych. N iektóre ze zw ietrzelin są przykryte m ało m iąż- szą w arstw ą pokryw ow ą, którą stanowi piasek fluw ioglacjalny, inne w ystępują bezpośrednio na pow ierzchni terenu.
FOT. 2. Plazma o strukturze isotic-skelsepic, pow. 60 x, nikole równoległe; PHOT. 2. Isotic-skelsepic plasma structure, enlarg. 60 x, parallel niçois
FOT. 4. Izotropowa zwietrzelina wysycona wodorotlenkami żelaza, pow. 60 x, nikole równolegle; PHOT. 4. Isotropic weathering waste saturated with iron hydroxides,
enlarg. 60 X, parallel nicols
FOT. 3. Skupienia substancji żelazisto-ilastej, pow. 60 x, nikole równoległe; PHOT. 3. Clusters of ferruginous clay substances, enlarg. 60 x, parallel nicols
FOT.5. Formy gąbczste wodorotlanków żelaza, pow. 60 x, nikole równoległe; PHOT. 5. Porous (spongy-like) forms o f iron hydroxides,
enlarg. 60 x, parallel nicols
R e lik to w e zw ie tr ze lin y w g le b a ch y is tu li a ń sk ic h
FOT. 6. Zwietrzałe i odwęglanowione skały węglanowe, pow. 60x, nikole równoległe PHOT. 6. Weathered and decarbonated carbonate rock
enlarg. 60 X, parallel nicols
FOT. 7. Plazma o strukturze vosepic-skelsepic, pow. 30 x, nikole skrzyżowane; PHOT. 7. Vosepic-skelsepic plasma structure, enlarg. 30 x, crossed nicols
FOT. 8 ., Nieliczna plazma typu cristic, pow. 30 x, nikole skrzyżowane; PHOT. 8. Not numerous cristic type plasma, enlarg. 30 x, crossed nicols
1 5 2 ______________________ К K o n e c k a -B e tl e y ; Z R ó g
Reliktow e zw ietrzeliny w glebach vistulianskich 153
TABELA 1. Odczyn gleb, zawartość węgla i azotu oraz stosunek C:N TABLE 1. Reaction, carbon and nitrogen total content and C:N ratio
Miejscowość i numer profilu Localization and profile number Poziom genetyczny Genetic horizon Głębokość Depth [cm] pH H20 KC1 С ogółem N ogółem С total N total [%] C:N Upsztych A 0-30 4,9 4,2 0,61 0,06 10,1 1 Bv 40-50 5,6 4,9 0,14 0,01 14,0 С 70-80 6,0 5,5 n.o. n.o. n.o. IIC <90 6,4 5,6 n.o. n.o. n.o.
4 A 0-25 6,4 4,5 0,34 0,04 8,5 В vre 45-55 6,3 4,6 0,26 0,03 8,6 BvCre 80-90 6,3 5,2 0,28 0,02 14,0 II BCre 130-140 6,5 5,6 0,42 0,03 14,0 II BCre 160-170 6,7 5,6 0,08 0,01 8,0 5 A 5-10 5,6 4,2 0,73 0,07 10,4 BCre 25-35 6,4 5,0 0,26 0,03 8,2 II Cre 47-57 6,0 5,2 0,46 0,05 9,2 m e 70-80 6,6 5,5 n.o. n.o. n.o. m e 100-110 7,0 5,9 n.o. n.o. n.o. III с 110-120 6,8 5,8 n.o. n.o. n.o. Rapaty A 0-10 7,6 7,3 0,26 0,02 13,0 7 Cca 50-60 8,4 7,9 n.o. n.o. n.o. 8 A 0-10 8,4 7,9 0,26 0,03 8,2 II Ccare 30-40 8,3 7,5 0,24 0,02 12,0 II Ccare 70-80 8,1 7,6 0,24 0,02 12,0 III Ccare 100-110 8,5 8,0 n.o. n.o. n.o. 10 A 0-20 7,1 6,4 0,96 0,10 9,6
Bre2 70-80 7,4 6,4 0,37 0,04 9,1 II BCcare 110-120 7,4 6.7 0,34 0,03 11,3 III Ccare >120 7,9 7,3 n.o. n.o. n.o.
A naliza rentgenostrukturalna w glebie profilu 4 U psztych w poziom ie A w skazuje na słabszą krystaliczność części m ateriału (rys. 5). W ystępują tu niezbyt liczne m inerały m ieszanopakietow e: sm ektyt/chloryt i sm ektyt/illit. W m ałych ilościach obecny jest chloryt, a w nieco większych illit. Ten ostatni m inerał pow stał praw dopodobnie ju ż w holocenie.
W poziom ie BvC re stopień w ykrystalizow ania m inerałów wtórnych je st nieco w iększy w porów naniu z poziom em A. M inerały ilaste w ykazują rów nież struktu ry m ieszanopakietow e: chloryt/w erm ikulit, illit/sm ektyt oraz sm ektyt i chloryt. W obu poziom ach BvC re i IIB C re pojaw ia się pik getytu (4,17 Â). U dział getytu jest znacznie większy w poziom ie IIBCre. Nie m ożna wykluczyć w ystępow ania hem atytu i być m oże kaolinitu. W poziom ie IIB Cre (głębokość 100-160 cm) skład m ineralny je st zbliżony do poziom u BvCre (głębokość 7 0 -1 0 0 cm), jed nak obserw uje się wyższy stopień w ykrystalizow ania m inerałów wtórnych.
154 K. Konecka-Betley, Z. Róg
TABELA 2. Zawartość kationów wymiennych oraz pojemność sorpcyjna gleb TABLE 2. The content of exchangeable cations and sorption capacity of soils
Miejscowość i nr profilu Localization and profile number Głębo kość Depth [cm] Hh Kationy wymienne Exchangeable cations Ca Mg К Na S ЕС T CEC V [%]
[me/100 g gleby - of soil]
Upsztych 0-20 4,09 2,71 0,72 0,02 0,02 3,47 7,56 45,9 1 40-50 2,58 0,22 0,36 0,04 0,02 0,64 3,22 19,9 70-80 1,15 1,31 0,76 0,02 0,01 2,10 3,25 64,6 <90 0,71 1,50 0,92 0,04 0,01 2,47 3,18 77,7 4 0-25 1,32 0,56 0,84 0,04 0,04 1,48 2,80 52,8 80-90 2,53 2,82 0,36 0,05 0,12 3,35 5,88 57,0 130-140 2,97 3,17 0,45 0,05 0,10 3,77 6,74 55,9 160-170 0,94 5,56 0,37 0,07 0,10 6,10 7,04 86,6 5 5-10 4,16 0,72 0,60 0,05 0,02 1,39 5,55 25,0 25-35 3,26 2,14 0,84 0,12 0,12 3,22 6,48 49,7 47-57 3,11 4,15 0,70 0,06 0,12 5,03 8,14 61,8 70-80 0,57 1,21 0,94 0,02 0,01 2,18 2,75 79,3 100-110 0,37 1,40 0,82 0,02 0,01 2,25 2,62 85,9 110-120 0,57 1,13 0,60 0,05 0,12 1,90 2,47 76.9 Rapaty 0-10 0,71 5,37 0,36 0,08 0,14 5,95 6,66 89,3 7 50-60 0,25 0,51 0,96 0,03 0,07 1,57 1,82 86,3 8 0-10 0,34 10,06 0,92 0,05 0,02 11,05 11,39 97,0 30-40 0,37 18,00 0,70 0,08 0,19 18,97 19,34 98,1 70-80 0,38 12,48 0,84 0,05 0,12 13,49 13,87 97,3 100-110 0,20 5,34 0,72 0,05 0,09 6,20 6,40 96,9 10 0-20 1,13 6,93 0,72 0,10 0,04 7,89 9,02 87,5 70-80 1,83 6,01 0,76 0,12 0,10 6,99 8,82 79,2 110-120 2,10 6,60 0,96 0,08 0,10 7,74 9,84 78,6 < 120 0,45 14,69 0,84 0,14 0,16 15,82 16,27 97,2
T = Hh + S = CEC - cation exchange capacity, EC - exchangeable cations, V - base saturation
Badania m ikrom orfologiczne w ykonano w profilu nr 4 Upsztych. W poziom ie A stw ierdzono obecność plazm y o strukturze isotic-skelsepic (fot. 2), o składzie żelazisto-próchnicznym . W ystępują w nim również (fot. 3) nieliczne skupienia substancji żelazisto-ilastej, spotykane w dużo w iększych ilościach w poziom ach głębszych. Sporadycznie na fragm entach ziaren skaleni stw ierdzono cienkie oto czki ilaste z plazm ą skelsepic, pow stające w wyniku aktualnego ich w ietrzenia.
W poziom ie BvCre spotyka się, w zależności od głębokości, m ateriał o różnym stopniu zwietrzenia: w stropie poziom ów czerwonych gliniastych w ystępuje silnie rozdrobniona izotropow a zw ietrzelina w ysycona w odorotlenkam i żelaza (fot. 4), a w części środkowej stw ierdzono obecność silnie zw ietrzałych i rozdrobnionych okruchów piaskow ców wapnistych ju ż zdekalcytow anych o pewnej ilości glau- konitu (fot. 5). W spągu tego poziom u występują większe fragm enty skał
zwie-Reliktow e zw ietrzeliny w glebach vistiilianskich 155
TABELA 3. Zawartość żelaza wolnego [%] TABLE 3. Content of Iron free in soils [%]
Miejscowość i numer Poziom genetyczny profilu - Localization Genetic horizon and profile number
Głębokość Depth [cm] Wolne Fe90^ (met. Jacksona) w częściach <1 mm Free iron (Jackson method) in fraction <1 mm Upsztych A 0-25 0,53 4 Bvre 45-55 1,28 BvCre 80-90 3,24 II BCre 130-140 7,21 II BCre 160-170 8,30 III С < 170 0,91 Rapaty A 0-20 1,50 10 Brel 30-50 2,15 Bre2 70-80 3,18 II BCcare 110-120 9,28 IHCcare < 120 1,51 Lidzbark Welski В re 5-15 6,50 3 В re 15-20 7,50 В re 30-50 10,50 В re 75-100 13,10 II Cre 100-110 0,80 III Cre 130-140 0,95
trzałych, lecz nie rozdrobnionych (fot. 6). Strop poziom u IIBCre m ożna rozdzielić na dw ie płytkie, niew idoczne m akroskopow o strefy: w górnej w ystępuje plazm a 0 strukturze vosepic-skelsepic (fot. 7), co może w skazywać na późnoplejsto- ceńskie i w czesnoholoceńskie przem yw anie zwietrzeliny czerwonej. W strefie dolnej, czyli spągu poziom u, pojaw ia się nieliczna plazm a typu cristic (fot. 8).
Gleby kateny U psztych charakteryzują się niskim pH w KC1 od 4,2 do 4,5 w poziom ach w ierzchnich i od 5,6 do 5,8 w spągu profilu. Zaw artość węgla i azotu jest m ała, stosunek C:N niekiedy spada poniżej 10 (tab. 1). Stopień w ysycenia kationam i zasadow ym i w wierzchnich w arstw ach kształtuje się na ogół około 50% , kationem przew ażającym w kom pleksie sorpcyjnym w warstw ach próchni- cznych jest wodór, a w głębszych - wapń (tab. 2). W niektórych przypadkach procentow y udział m agnezu w kom pleksie sorpcyjnym jest większy niż udział w apnia lub bardzo zbliżony.
W katenie Rapaty odczyn gleb jest na ogół alkaliczny. Zaw artość azotu, w ęgla 1 stosunek C:N jest podobny jak w glebach kateny U psztych (tab. 1). W ysycenie kom pleksu sorpcyjnego kationam i zasadow ym i natom iast kształtuje się około lub ponad 90%, tylko w dwóch poziom ach profilu nr 10 jest nieco niższe. D om inują cym kationem w kom pleksie sorpcyjnym jest wapń; w odór nie odgryw a większej roli. W profilu nr 7 Rapaty na głębokości 5 0 -6 0 cm dom inuje m agnez, który w ystępuje w ilości praw ie dw ukrotnie większej w porów naniu z wapniem .
156 K. K onecka-Betley, Z. Róg
TABELA 4. Zawartość krzemionki, glinu i żelaza ogółem w glebie czerwonej - Lidzbark Welski TABLE 4. Content of SiCb, AI2O3, ИегОз (total) in red soil - Lidzbark Welski
Głębokość Całkowita zawartość składników [%] - Total content of components [%]
Depth frakcja < 1 mm - fraction < 1 mm______ frakcja <0,001 mm -fraction <0.001 mm [cm]
S i0 9 A190 , Fe?0^ S i0 9 A bO , Fe90 4 5-15 59,79 5,09 17,27 13,63 8,42 32,08 15-20 60,60 5,66 13,30 15,47 6,09 52,10 30-50 59,23 5,38 20,06 21,65 8,83 49,57 75-100 60,48 5,14 17,12 24,38 8,39 53,51 100-110 80,56 2,31 10,01 49,54 19,31 21,13 130-140 86,01 2,77 6,12 36,87 14,59 31,74
W obu profilach podstaw ow ych U psztych nr 4 i Rapaty nr 10 oraz w profilu dodatkow ym z Lidzbarku W elskiego nr 3, gdzie czerw ona zw ietrzelina pyłow a w ystępuje na pow ierzchni i zalega na m łodszych piaskach fluw ioglacjalnych, oznaczono żelazo wolne m etodą Jacksona. Zaw artość tej form y żelaza w osadach czerw onych lub żółtobrunatnych jest bardzo duża. W profilu nr 4 w U psztychu zaw artość w odorotlenków żelaza w poziom ach BCre (tab. 3) wynosi 8,3%, w profilu nr 10 w Rapatach - przekracza 9,0% , a w Lidzbarku W elskim aż 13%. W profilu z Lidzbarku W elskiego w ykonano rów nież całkow itą analizę chem iczną, zarów no w częściach ziem istych, jak i koloidalnych (< 0,001 mm). W pyłowej czerwonej zw ietrzelinie zalegającej od stropu profilu (tab. 4) zw raca uw agę duża zaw artość żelaza ogółem: do 20% w częściach ziem istych i bardzo duża w częściach koloidalnych - ponad 50%. W obu frakcjach ilości glinu są 3 -4 -kro tnie m niejsze. Zaw artość S i 0 2 ogółem w częściach ziem istych czerwonej zw ietrzeliny m ieści się w granicach do 60%. W piasku fluw ioglacjalnym podścielającym tę zw ietrzelinę zaw artość S i 0 2 w zrasta do ponad 80%, a ilości żelaza i glinu raptow nie zm niejszają się (poziom III C). Nie ma także tak dużych różnic m iędzy zaw artością tych dwóch składników.
W częściach koloidalnych rozm ieszczenie SiO ? i Fe20 3 w profilu układa się ilościow o podobnie jak w częściach ziem istych, jed nak zaw artości w ym ienionych składników są dużo większe. N atom iast zawartość A190 3 w zrasta znacznie w podścielającym piasku fluw ioglacjalnym w porów naniu z czerw oną zw ietrzeliną. Pozostałe składniki oznaczone w częściach ziem istych (tab. 5) w ystępują w znacznie m niejszych ilościach i nie różnicują w istotny sposób tych dw óch różnych skał tw orzących jeden profil glebowy. Nieco bogatsza w składniki jest czerw ona zw ietrzelina, choć widać, że na ich rozm ieszczenie wpływ ały procesy m rozow e i w ielokrotne przem ieszczenie m ateriału rubifikow anego.
DYSKUSJA
W osadach czw artorzędow ych okolic Olsztyna, w różnych poziom ach w spół czesnych gleb, w ielokrotnie stw ierdzano w ystępow anie utw orów czerw onych,
Reliktowe zw ietrzeliny w glebach yistuliańskich 157
TABELA 5. Analiza całkowita gleby czerwonej [%] - Lidzbark Welski 3 TABLE 5. Chemical composition of red soil [%] - Lidzbark Welski 3
Poziom genet. Genetic horizon Głębo kość Depth [cm] Straty prażeń. Ignation losses
S i0 2 A1203Fe20 3 T ]0 2 P2O5 CaO MgO K20 S 0 3
AB re 5-15 16,90 56,79 5,09 17,27 0,036 0,035 2,19 0,21 1,17 0,50 В re 15-20 14,47 60,60 5,66 13,30 0,037 0,015 2,08 0,29 1,18 0,38 В re 30-50 8,51 59,23 5,38 20,06 0,020 0,044 2,21 0,35 0,31 2,49 В re 75-100 10,84 60,48 5,14 17,12 0,047 0,009 1,36 0,26 1,45 2,70 II Cre 100-110 1,35 80,56 2,31 10,01 0,026 0,025 1,15 0,15 1,49 1,38 III Cre 130-140 3,30 86,01 2,77 6,12 0,024 0,008 1,20 0,31 1,24 0,61
brunatnoczerw onych lub żółtoczerwonych. Ich pow stanie jest różnie interpre towane. Na M azurach Słowański [1975] i Lisicki [1998] uw ażają je za reliktow e poziom y w ietrzeniow e pow stałe w stropie najstarszych glin plejstoceńskich zlo dow acenia południow opolskiego. Zostały one w ypiętrzone ku powierzchni tere nu. Są to relikty starszych zwietrzelin w łączone w vistulianie we w spółczesny profil glebowy. Podobny pogląd wyraża M ückenhausen [1973] uw ażając, że zw ietrzeliny typu terra fu sc a z przew agą getytu m ogły powstać w najstarszych interglacjałach plejstocenu.
W niektórych jednak przypadkach badane czerwone zw ietrzeliny zawierają rów nież odłamki twardych skał węglanowych lub piaskow ców wapnistych. M oż na więc uznać ich przynależność do utworów paleoceńskich trzeciorzędu lub naw et wapieni m ezozoiku.
D zięciołow ski i M ocek [1977] czerw one zabarw ienie - według nich typu laterytow ego - w ystępujące w glebach w ytworzonych z piasków rzecznych lub rzeczno-lodow cow ych w W ielkopolsce w iążą przede w szystkim z procesem geologicznym . U w ażają oni, że proces ten m iał m iejsce przed pow staniem gleb w w yniku podsiąkania wód gruntow ych lub w ysiąkania wód bocznych. Proponują oni nazwę: gleby rdzaw e właściwe odm iana ceglasto-czerwona. Podobny pogląd reprezentuje Bailly [1970], który badał gleby piaszczyste na obszarze północnych N iem iec. Podaje on dla nich nazwę: gleby czerwone ze w zbogaconym w żelazo poziom em glejowym . Podobne zdanie m ają Bednarek i Ciborski [1997].
Schw ertm ann i in. [1982] badali gleby w ytw orzone z piasków fluw ioglacjal- nych ze żw irem w apiennym na przedgórzu Alp. Autorzy ci stw ierdzili w ystępo wanie gleb czerw onych z obecnością hem atytu lub żółtobrązow ych z getytem . Ich zdaniem na terenach o średniej rocznej tem peraturze 7°C przy w ystępow aniu m ateriału węglanow ego m ogą zachodzić procesy rubifikacji, prow adzące do pow stania gleb czerwonych. Jest to uzależnione głównie od klim atu glebow ego. W edług tych autorów, rubifikacja m oże przebiegać w cieplejszych okresach interglacjalnych, a m iędzy innymi także i we wczesnym holocenie. U w ażają oni, że rubifikacja jest procesem pedogenetycznego tw orzenia się hematytu.
158 K. Konecka-Betley, Z. Róg
Przedstaw ione w niniejszej pracy wyniki badań czerw onych, a niekiedy czer- w onobrunatnych czy żółtobrunatnych zwietrzelin, w ystępujących w naszej strefie klim atycznej w glebach współczesnych okolic Olsztyna, pozw alają na wyrażenie poglądu o ich pow staw aniu. Badane zwietrzeliny w ystępują na obszarze najm łod szego zlodow acenia w postaci niew ielkich płatów kry, o pow ierzchniach od kilku do kilkuset m etrów kwadratow ych i m iąższości z rzadka przekraczającej 2,0 m.
C zerw one (2,5YR) ich zabarw ienie (katena Rapaty), związane z obecnością dużych ilości żelaza zarów no w postaci krystalicznej, głównie getytu i hem atytu, jak i am orficznych wodorotlenków żelaza, wskazuje na to, że m ateriał ten stanowi residuum skał wapiennych lub piaskow ców paleocenu o lepiszczu w ęglanow ym [K onecka-Betley, Langer-K uźniarow a 1989]. Takie czerw one residuum jako efekt odw ęglanow ienia wapieni powstało przede wszystkim w trzeciorzędzie, na co w skazują badania innych autorów [Nakonieczny i in. 1965; Bronger, Sm oliko- wa 1981; K onecka-B etley 1976; K onecka-Betley, M azurek 1976; K onecka-B et ley, Kocoń 1979]. O procesie rubifikacji decyduje przede wszystkim klim at o dużych kontrastach term icznych i wilgotnościow ych: suchy-gorący, w ilgotny-go- rący.
Na procesy starego w ietrzenia w osadach czerwonych w skazują rów nież różnice litologiczne m iędzy młodymi vistuliańskim i utworam i fluw ioglacjalnym i a osadam i czerwonym i gliniasto-pylastym i czy ilastym i.
G liniasto-pylaste lub ilaste zwietrzeliny czerwone osadziły się na wtórnym złożu w postaci kry lub porwaków m ateriału zw ietrzałego w trzeciorzędzie i zostały w kom ponow ane w aktualny profil glebowy. Cechy starszego w ietrzenia i być m oże daw nych procesów glebotw órczych uzew nętrzniają się w zróżnicow a niu składu granulom etrycznego, we w łaściw ościach m ikrom orfologicznych, for m ach m inerałów ilastych, a przede wszystkim we w łaściw ościach chem icznych (całkow ity skład chem iczny). Pewne zjaw iska nie zachodzą obecnie w naszej strefie roślinno-klim atycznej, ale m iały m iejsce przede wszystkim w trzeciorzę dzie, kiedy panow ał klim at suchy i gorący oraz ciepły i wilgotny.
Czerw one lub czerw onożółte zw ietrzeliny (7,5YR-10YR) pow stały natom iast (katena U psztych) w najstarszych interglacjałach wczesnego plejstocenu jak o poziom w ietrzeniow y utw orów glacjalnych. W iek czerw onożółtych zw ietrzelin gliniastych, ilastych i pyłow ych w katenie U psztych potw ierdza w pew nym stopniu datow anie m etodą term olum inescencji (starsze od 263,6±40 tys. lat BP- Lub.231).
W ystępow anie starych zwietrzelin wśród utworów m łodych, fluw ioglacjal- nych z vistulianu upow ażnia do nazw ania ich utworam i reliktow ym i. N iezależnie od wieku ich pow stania zm ieniają one i w zbogacają współczesne profile glebow e, choć w ystępują na bardzo m ałych obszarach.
O m aw iane zw ietrzeliny są najczęściej w kom ponow ane w profile gleb rdza w ych albo pararędzin. Jednak gdy zalegają na powierzchni terenu, wtedy gleby z nich w ytw orzone trzeba nazwać reliktow ym i glebam i czerwonym i.
Reliktow e zw ietrzeliny w glebach yistuliańskich 159
WNIOSKI
Przeprow adzone badania pozw oliły na sform ułow anie następujących w stę pnych wniosków:
1. B adane czerw one zwietrzeliny w ystępują na obszarze najm łodszego zlodow a cenia wśród piasków fluw ioglacjalnych fazy pom orskiej.
2. Różnice litologiczne, w iekow e i chem iczne m iędzy czerw oną zw ietrzeliną a piaskam i fluw ioglacjalnym i w skazują na różny okres ich pow staw ania. 3. Czerw one zabarw ienie osadów jest związane z występow aniem dużych ilości
żelaza zarów no w postaci wodorotlenków, jak i form krystalicznych getytu i lepidokrokitu, a niekiedy hematytu.
4. Osad czerw ony kateny Rapaty stanowi residuum w ietrzenia skał w ęglanow ych w trzeciorzędzie, a w katenie U psztych zw ietrzeliną czerw ona lub czerw ono-brunatna pow stała we w czesnym plejstocenie.
5. Na skutek holoceńskich procesów glebotw órczych om aw iane zw ietrzeliny podlegają dalszym przem ianom i są wzbogacane w illit.
LITERATURA
BAILLY F. 1970: Verbreitung und Eigenschaften rotgefärbter Sandböden in Norddeutschland.
Mitteilung. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 10: 323-326.
BEDNAREK R., CIBORSKI A. 1997: Chemical and mineralogical composition of redcoloured sandy soils in the Vistula Pra-Valley in Toruń. [In:] Achievements and problems of soil science and agrochemistry in the period of land reform and transition to market economy. Kowno: 54-58.
BRONGER A., SMOLIKOWA L. 1981: Herkunft der Terra calcis in der Slowakai. Vestnik
Ustredniko instavu geologickeho 56,3: 145-156.
DZIĘCIOŁOWSKI W., МОСЕК A. 1977: Gleby podobne do laterytów w Wielkopolsce, [W:] Jubileuszowy Zjazd 40-lecia Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego 1937-1977. PTG, Poznań: 209-218.
KONECKA-BETLEY K. 1976: Gleby reliktowe wytworzone ze skał węglanowych na obszarze Gór Świętokrzyskich i ich obrzeżeń. Rocz. Glebozn. 27, 2: 49-72.
KONECKA-BETLEY K., MAZUREK A. 1976: Badania mikrobiologiczne zwietrzelin relikto wych wytworzonych z wapieni obszaru Gór Świętokrzyskich i ich osłony. Rocz. Glebozn. 27, 2:99-112.
KONECKA-BETLEY K., KOCOŃ J. 1979: Studies of weatherland residues of terra rossa and terra fusca by using the transmission elektron microscope. Polish J. Soil Sei., 12, 1: 59-63.
KONECKA-BETLEY K., L ANGIER-KUŻNI ARO WA A. 1989: Some aspects of relict weathe ring materials from limestones. [In:] Weathering, vol. II. Products Deposits, Greece, Athens: 259-309.
KOWALIŃSKI S., BOGDA A. 1967: Przydatność polskich żywic syntetycznych do sporządzania mikroskopowych szlifów glebowych. RoczGlebozn. 16, 2: 327-355.
LISICKI S. 1998: Osady interglacjału mazowieckiego w centralnej części Pojezierza Mazurskiego.
Przegl. Geolog. 46, 2: 164-166.
MÜCKENHAUSEN E., 1973: The fossil soils (paleosols) of central Europe. Anales de Edafologia
y Agrobiologia. 32, 1-2, Madrid.
NAKONIECZNY S., POMIAN J., TURSKI R. 1965: Stanowisko gleby kopalnej grupy terra calcis na Wyżynie Lubelskiej. Ann. UMCS, Sectio В, 20. 6. Lublin.
160 K. Konecka-Betley, Z. Róg
SCHWERTMANN U., MURAD E., SCHULZE D.G. 1982: Is there Holocene reddening (Hematite formation) in soils of axeric temperature areas. Geoderma 27: 209-223.
SŁOWANSKI W. 1975: Czwartorzęd w Węgorzewie i okolicy. Z badań czwartorzędu w Polsce. 16: 99-132.
К. KONECKA-BETLEY*, Z. RÓG**
RELICT WEATHERED MATERIAL
IN THE VISTULIAN SOILS OF OLSZTYN REGION
*Department of Soil Sciences, Warsaw Agricultural University and **Technical University in Białystok
S U M M A R Y
The results are presented o f the genesis, age and properties o f red and brown w eathering wastes in soils o f two catena from the vicinity of Olsztyn. T hose old wastes occur in the Q uaternary Vistulian sedim ents dated for 16,000 BP, with use of the therm o-lum inescent m ethod. M ost com m only, they are incorporated in the contem porary soil profile, in the form o f sm all-area patches, sharply different in their color from the neighboring upper and bottom horizons.
The red (2.5YR) color or the yellow -and-brow n (7.5 YR - 10YR) color suggest that the substrate under study is residuum o f older sedim ents. T he rubificated lim e residuum originated in the Tertiary while those yellow -and-brow n or yellow -and red originated in the early Pleistocene oldest interglacials. T he old w eathering processes can be concluded from both the lithological and granulom etric differen ces as observed betw een the V istilian fluvioglacial sedim ents and boulder-and- clay red sedim ents. The old age o f sedim ents under study has also been confirm ed by their m icrom orphological and chem ical properties and, first o f all, the high concentration o f iron, both: total and unbounded (as determ ined with the use o f Jackson m ethod); additional argum ent supporting the above explanation is sup plied by the fragm ents o f lim e rock, at present severely decarbonated.
A fter having considered all the results an opinion was expressed that the w eathering w aste of interest precipitated on the secondary deposit during the V istulian period in the form of floe or xenolits o f an earlier w eathered m aterial, originated either in the Tertiary or during the Pleistocene early interglacials. O ut o f those sedim ents, red relic soils originated or other types of soils with relic w aste incorporated into the contem porary soil profiles.
Praca wpłynęła do redakcji w styczniu 1998 r. Prof. dr hab. Krystyna Konecka-Betley
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie 02-528 Warszawa, Rakowiecka 26/30.
